Россыпи лопарита в связи массивами агпаитовых нефелиновых сиенитов

Россыпи лопарита (Na,Ce,Ca)(Ti,Nb)O3 представляют весьма редкий минеральный тип редкометалльных месторождений. Встречаясь главным образом в породах расслоенных массивов нефелиновых сиенитов, лопарит может присутствовать в качестве примеси в других типах редкометалльных россыпей, связанных с ультраосновными-щелочными породами, например, в бадделеитовых россыпях (Посус-ди-Калдас в Бразилии). Однако в мире известен пока только один массив нефелиновых сиенитов — Ловозерский на Кольском полуострове, где лопарит не только присутствует в промышленных количествах в коренных рудах и разрабатывается, но и дает начало многочисленным россыпям. Вторая, нe менее важная отличительная черта лопаритовых россыпей Ловозерского массива — их преимущественно ледниковое происхождение и тесная связь процессов россыпеобразования с проявлением гляциоизостазии территории.

Лопарит относится к числу наиболее устойчивых россыпных минералов. Его россыпеобразующая способность определяется умеренной плотностью — 4.75-4.9 г/см5, достаточно высокой твердостью — 5.5-6, отсутствием спайности, отдельности и способностью выдерживать значительные механические нагрузки. Он весьма химически устойчив в коре выветривания. Все эти свойства определяют его способность сохраняться и относительно накапливаться в зоне гипергенеза, а также в процессе переноса и многократного переотложения, в результате чего он может образовывать шлиховые ореолы, значительно удаленные от источника питания.

Материнский Ловозерский плутон расположен в центральной части полуострова; он имеет форму подковы, обращенной на восток, к оз. Ловозеро, площадью более 600 км2 и выражен в современном рельефе в виде полукольцевого плоскогорного хребта с центральной депрессией, возвышающегося на 500-950 м над окружающей ледниково-аккумулятивной равниной, цоколь которой сложен гнейсами архея. Массив имеет среднепалеозойский возраст; он сформировался на небольшой глубине, о чем свидетельствуют остатки эффузивно-осадочной толщи девона в северной его части. Он сложен четырьмя комплексами пород (в возрастной последовательности): 1) пойкилитовые нефелиновые сиениты, сохранившиеся в виде крупных ксенолитов в породах более поздних фаз; 2) лопаритовый комплекс, представляющий мощную стратифицированную пластовую залежь, образованную чередованием двухчленных пачек уртит-фойяитового состава в нижней части разреза и трехчленных пачек уртит-луяврит-фойяитового состава — в верхней; наиболее обогащены лопаритом отдельные слои луявритов и уртитов, образующие самостоятельные рудные горизонты. Лопаритоносные породы обнажаются по всей периферии массива и в его центральной части; 3) эвдиалитовые луявриты, слагающие верхнюю часть склонов и поверхность водораздельного плато, стратифицированные менее отчетливо; 4) порфировидные луявриты, в виде пластовых и линзообразных тел, внедрившихся по контакту пород 2-й и 3-й фаз.

Лопаритовые россыпи расположены по северной периферии массива (Шамиокская, Сергеваньская и Ревдинская россыпи), на его южном склоне (Райяврская россыпь) и у восточного подножья (уч-ки Губы Мотка, Прибрежный), а также в центральной котловине, занятой оз. Сейдозеро (рис. 89). Их местоположение контролируется участками максимального вскрытия лопармтоносных пород дифференцированного комплекса и элементами рельефа, благоприятными для накопления лопарита. В качестве таковых выступают локальные депрессии коренного ложа по северному обрамлению массива, обработанная ледником и впоследствии занятая подпрудным озером центральная Сейдозерская котловина, береговая зона оз. Ловозеро.

Россыпи Ловозерской группы довольно молоды. Вскрытие массива произошло относительно недавно, В.Я. Евзеров приводит следующие факты, позволяющие восстановить ранние фазы мобилизации рудного вещества при формировании россыпей. По северной периферии массива известны месторождения первичных каолинов, развитые исключительно на кристаллических породах архея и имеющие, по мнению А.П. Афанасьева, мезозойско-палеогеновый возраст. В отличие от них щебнисто-глинистая кора выветривания, датируемая неогеном, имеет гидрослюдистый профиль. В пределах Ревдинского россыпного поля она сохранилась в виде фрагментов мощностью 0.5-2, иногда до 17 м. В делювиально-пролювиальных продуктах ее переотложения, залегающих в том числе и на первичных каолинах, впервые появляется выветрелая галька нефелиновых сиенитов и свойственный последним комплекс тяжелых минералов (эгирин, рамзаит, сфен, магнетит, ильменит, лопарит). В.Я. Евзеров отмечает, что нижние горизонты описываемых песчано-глинисто-гравийно-галечных образований обогащены глинистыми минералами, свойственными каолиновой коре (каолинит и иллит), содержат в значительных количествах кварц и не содержат нефелин. В верхних горизонтах кварц практически полностью исчезает, заменяясь комплексом минералов щелочных пород; это указывает, что вскрытие и размыв массива резко активизировались в конце неогена. К этому времени относится формирование наиболее ранних россыпных концентраций лопарита в делювиально-пролювиальных осадках, с содержаниями, в 20-30 раз превышающими его содержания в коренных породах (4-6%). Впоследствии эти россыпи были практически полностью уничтожены покровным оледенением.

Основные пласты лопаритовых россыпей Ловозерской группы связаны с ледниковыми образованиями позднего плейстоцена, разрез которых в пределах Ревдинского россыпного поля включает (снизу вверх) (см. рис. 89,В): 1) микулинские слои — осадки различного генезиса, в том числе предположительно морские(?) глины, сохранившиеся в депрессиях рельефа на некотором удалении от массива (Ревдинская россыпь); 2) морена ранневалдайского покровного оледенения (2.5-20 м); 3) морена и флюзиогляциальные отложения местного горнодолинного оледенения (до 15 м); 4) морена и флювиогляциальные отложения поздневалдайского покровного оледенения (до 12 м). Продуктивный пласт приурочен исключительно к ледниковым и водноледниковым отложениям местного происхождения, причем, как впервые было установлено А.С. Лихачевым, наблюдается прямая корреляция между содержанием в морене гальки пород щелочного массива (90-100% в «местной» морене и 25-50% — в отложениях покровного оледенения) и продуктивностью отложений.

Из приведенного описания следует, что мобилизация рудоносного материала и формирование лопаритовых россыпей Ловозерского массива в определенной мере было стимулировано самим существованием материкового оледенения Фенноскандии, когда в периоды деградации покровного оледенения и разгрузки давления происходило резкое воздымание («всплывание») массивов и формировались местные центры горно-долинного оледенения. К этому следует добавить, что Ловоэерский и Хибинский массивы находились в области главного ледораздела, который освобождался от льда, когда прилегающие пространства еще были заняты ледником, В процессе воздымания массива активизировалась его концентрически-радиальная структура, которая в определенной мере была дополнительно проработана каровыми и долинными ледниками. Последние были главными агентами, поставлявшими рудоносный материал к подножью массива и во внутреннюю депрессию. Ширина шлейфа осадков, образованного горно-долинными ледниками и водноледниковыми потоками, достигает 3-5 км при мощности осадков до 80 м. Содержания лопарита в ледниковых образованиях почти на порядок ниже, чем в неогеновых, однако в целом Она все равно в 2-10 раз превышает среднее содержание лопарита в породах массива (0,8%).

Наиболее детально изучены и разведаны россыпи северного подножья массива (Cepгeваньская, Шамиокская, Ревдинская) (см. рис. 89). Это слабонаклонные к северу пластовые выдержанные залежи, сложенные толщей валунно-галечных отложений в песчаном заполнителе преимущественно эгирин-полевошпатового состава мощностью от 5 до 72 м (средняя 30 м), Они занимают площадь около 309 км2 протяженностью около 10 км и шириной 3-3.5 км. Средние содержания лопарита в этой залежи, оконтуренной по бортовому содержанию 2.0 кг/м3, составляют 2.6 кг/м3. Подсчитанные запасы составлют примерно 1/10 запасов расположенных в прилегающей северной части массива коренных месторождений, разрабатываемых Умбозерским и Карнасуртским рудниками Ловозерского ГОКа.

Россыпи южного и восточного флангов массива (Райяврская и Сейдозерская) значительно уступают россыпям Ревдинской группы. Это некрупные объекты, занимающие площадь соответственно 16 и 5 км2 с содержанием лопарита в рудных песках соответственно 2 и 1.4 кг/м3. Для Сейдозерской россыпи характерна значительная роль в ее строении озерных осадков. В составе Сейдозерской россыпи концентрации лопарита приурочены к так называемым немчуртским слоям верхнеплейстоценового интергляциала и представляют собой чередование средне- и мелкозернистых хорошо отсортированных песков с горизонтами супеси и тонкими прослоями глин. Они имеют мощность от 5 до 15-18 м и заключают нижний пласт Сейдозерской россыпи. Пески подстилаются мореной максимального покровного оледенения (среднеплейстоценового,?) и перекрыты мореной последнего покровного оледенения (QII2), которая также металлоносна. Средние содержания лопарита в россыпи составляют, по данным А.С. Лихачева (1961 г.), 1.28-1.4 кг/м3 при мощности пласта от 18 до 40 м. Немчуртские слои слагают также озерную террасу высотой около 45 м по западному берегу оз. Ловозеро, где они заключают россыпь с содержаниями лопарита 1.76 кг/м3 на среднюю мощность песков 12 м (рис. 90).

Суммарная мощность рыхлых отложений в пределах Сейдозерской котловины достигает, по данным ВЭЗ, более 120-140 м. Однако тот факт, что так называемые сейдозерские озерные осадки предположительно нижне-среднеплейстоценового возраста, залегающие на глубине около 40 м от поверхности в области Сейдозерско-Ловозерской перемычки и непосредственно подстилающие современные озерные осадки в прибрежной части оз. Ловозеро, не металлоносны, свидетельствует о весьма позднем вскрытии лопаритоноеных пород дифференцированного комплекса,

В восточной части перемычки между озерами Сейдозеро и Ловоэеро развиты также нижнеголоценовые, так называемые ловозерские озерные отложения с высокими содержаниями лопарита. Современные озерные россыпи, залегающие ниже уреза, выявлены также в губе Мотка и вдоль западного берега оз. Ловоозеро (участок Прибрежный). Содержания лопарита составляют в них соответственно 1.76 кг/м3 На мощность рудных песков 20.4 м и 2.58 кг/м3 на мощность песков 12 м. На отдельных участках современная озерная россыпь смыкается в единую залежь с россыпью в «немчуртских» слоях, слагающих озерную террасу (см. рис. 90). Пляжевые отложения оз. Сейдозеро также повсеместно обогащены лопаритом, однако металлоносность озерных осадков в пределах самого озера детально не изучалась.

Лопарит в россыпях Ловозерского массива присутствует преимущественно в виде высвобожденных слабоокатанных зерен крупностью “1+0.1 мм. Основная масса лопарита концентрируется в классе крупности -0.5+0.25 мм. В крупнозернистых песках (более 1 мм) содержания лопарита заметно снижаются — до 0.5%.

Как известно, лопарит — высококомплекское редкометальное сырье. В лопарите ловозерских россыпей содержится, по данным А.С.Лихачева и др.(1979 г.) (в %): Nb2О5 — 8.3, Ta2O5 - 0.67, TiO2 — 39.8, суммы TR2O3 - 34.88, ThO2 — 0.60, SiO2 — 1.69. Егo ценность определяется многими входящими в него компонентами, в том числе Ta составляет 58% его стоимости (в ценах 1988 г.), Nb — 23%, TR — 11%, Ti — 8%, Sr не извлекается.

Главным отрицательным свойством лопаритовых россыпей является высокая радиоактивность песков, обусловленная наличием Th и составляющая 53 мкр/час — для валунногравийной смеси и 75-100 и более мкр/час — для лопаритсодержащих песков (что в 3 раза превышает допустимую норму). При переработке концентратов коренных руд Th извлекается в начале процесса и захороняется.

В качестве возможных попутных компонентов II группы лопаритовых россыпей Ловозерского массива рассматриваются эгирин и магнетит, составляющие соответственно 38.4% и 25.9% от чернового концентрата. При технологических испытаниях песков Шамиокской россыпи путем магнитной и электромагнитной сепарации чернового концентрата были соответственно получены 94.4%-ный магнетитовый и 95.9%-ный эгириновый концентраты.

В целом лопаритовые россыпи Ловозерского массива, в первую очередь россыпи Ревдинского россыпного поля — Шамиокская, Сергеваньская, Ревдинская, в силу своей легкой доступности и хорошей обогатимости, могут рассматриваться как важный резерв в обеспечении сырьевой базы Ловоэерского ГОКа.

За пределами массива известны также лопаритоносные россыпи, связанные с более дальним разносом лопарита ледниками, водноледниковыми потоками и его переотложением в современных долинах и в береговой зоне. Все они располагаются южнее массива в субмеридиональной депрессии, дренированной современными долинами рек Цага и Пана (приток р. Варзуга), Содержания лопарита в водно-ледниковых отложениях депрессии составляют 0.3-1.5 кг/м3, однако, по данным В.Г. Чувардинского, имеются и более богатые участки с содержанием лопарита 13.5 кг/м3 на площади около 4 км2. Крупность лопарита в этих россыпях -0.2+0.1 мм.

В результате перемыва лопаритоносных водноледниковых отложений и выноса лопарита в береговую зону Белого моря сформировались пляжевые лопаритсодержащие россыпи Терского берега, локализованные на участке аккумулятивного строения в устье рек Варзуга-Индер протяженностью около 15 км. Россыпная металлоносность участка, впервые установленная В.Я. Прозоровым в 1957-58 гг., а затем изучавшаяся В.Я. Евзеровым и А.С. Лихачевым, связана с современными пляжевыми песками, а также с отложениями голоценовой морской террасы высотой 5-10 м. Металлоносны также осадки более высокой 20-30-метровой позднеплейстоценовой-раннеголоценовой террасы. Лопарит присутствует в россыпях совместно с комплексом других тяжелых минералов, прежде всего ильменитом, цирконом, гранатом, магнетитом, сфеном, а также амфиболами, пироксенами и минералами группы эпидота. Россыпь образована серией параллельных берегу лентовидных залежей протяженностью 2.5-3.5 км, шириной 40-200 м, иногда сливающихся в сплошную полосу до 300-400 м ширины, со средними содержаниями условного ильменита 20-30 кг/м3. Самостоятельного промышленного значения эти россыпи не имеют, как в силу «незрелого» минерального состава и невысоких содержаний полезных минералов, так и из-за малых запасов песков. Вместе с тем, в пределах площади по своей обогащенности рудными минералами выделяется россыпь, приуроченная к современному штормовому валу. Она выделяется, как зона образования естественного черного шлиха с содержанием суммы тяжелых минералов 50-70 (до 89%). Зона состоит из серии залежей протяженностью до 1 км и шириной 20-30 м с суммарной мощностью обогащенного тяжелыми минералами пласта 0.4-0.6 м. Эти «богатые рудные пески» содержат п.10 кг/м3 ильменита, от 1 до 18 кг/м3 циркона, 1.6-2.4 кг/м3 лопарита. Россыпи не продолжаются в сторону моря, в область приливно-отливной осушки.

Ресурсы богатых рудных песков Варзугского участка весьма незначительны; они оцениваются нами соответственно: руды — около 100 тыс.м3, циркона — 1000 т, ильменита — 1500-2000 т, лопарита — 200 т. С другой стороны, следует иметь в виду, что эти россыпи представляют собой продукт сезонного обогащения и, по-видимому, обладают способностью к ежегодной регенерации. Это заставляет рассматривать возможность их отработки высокомобильной малой наземной обогатительной установкой с использованием схемы сухого обогащения с сухим складированием хвостов (во избежание негативного воздействия на богатые семужные угодья, располагающиеся в Варзугском районе).